KR101680943B1

KR101680943B1 - Chiller system and control method thereof

Info

Publication number: KR101680943B1
Application number: KR1020140174258A
Authority: KR
Inventors: 이남수; 김규영; 정진희; 김철민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-11-29
Also published as: KR20160068462A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템은, 냉매를 압축할 수 있게 회전 운전하며, 회전 운동을 가이드하는 자기 베어링을 구비하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창장치, 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기, 증발기와 연결되며, 냉수를 순환하기 위한 수요처 및 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 제어하기 위한 제어유닛을 포함하며, 제어유닛은, 압축기의 서지 제어를 위해, 압축기를 저압으로 회전시키는 제1 회전 속도로 운전하는 제1 운전 모드 및 제1 회전 속도보다 높은 제2 회전 속도로 운전하는 제2 운전 모드를 서로 교번적으로 운전시키는 것을 특징으로 한다.A chiller system according to an embodiment of the present invention includes a compressor having a magnetic bearing that rotates to compress a refrigerant and guides rotational motion, a condenser that condenses the refrigerant compressed in the compressor, a condenser that compresses the condensed refrigerant, An evaporator for evaporating the expanded refrigerant, a control unit connected to the evaporator, for controlling the consumers and the compressor, the condenser, the expansion device and the evaporator for circulating the cold water, wherein the control unit controls the surge control of the compressor A first operation mode in which the compressor is operated at a first rotation speed for rotating the compressor at a low pressure and a second operation mode in which the compressor is operated at a second rotation speed higher than the first rotation speed are alternately operated.

Description

{CHILLER SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 칠러 시스템 및 칠러 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling a chiller system and a chiller system.

일반적으로, 칠러 시스템은 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉동 시스템을 순환하는 냉매와, 냉수 수요처와 냉동 시스템의 사이를 순환하는 냉수간에 열교환이 이루어져 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 칠러 시스템은 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.Generally, a chiller system supplies cold water to a cold water consumer, and is characterized in that heat exchange is performed between a refrigerant circulating in a refrigeration system and cold water circulating between a cold water consumer and a refrigeration system to cool cold water. Such a chiller system is a large-capacity facility, and can be installed in a large-scale building.

종래 칠러 시스템은 한국등록특허공보 제10-1084477호에 개시된다. 공보에 개시된 것과 같은 상기 칠러 시스템에서는, 회전 운동하는 압축기에서 야기되는 서지(Surge) 현상이 문제된다. 서지란 냉매의 유량과 대비하여 압축기의 압축비가 높을 때 일어나며, 압축기의 회전체가 공회전하게 되어 냉매 유동의 흐름이 불규칙하게 되는 현상을 말한다. 이러한 서지 현상 발생시, 압축기는 시스템의 압력 저항보다 큰 압력을 생산하지 못한다. 이에 따라, 서지 현상시, 냉매의 역류가 반복적으로 발생하여 압축기의 손상이 빈번하게 발생하게 되는 문제가 있다.A conventional chiller system is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1084477. In the chiller system as disclosed in the publication, a surge phenomenon caused by a rotating compressor is a problem. The surge occurs when the compression ratio of the compressor is high compared to the flow rate of the refrigerant, and the rotating body of the compressor idles and the flow of the refrigerant flow becomes irregular. In the event of such a surge, the compressor does not produce a pressure greater than the pressure resistance of the system. Accordingly, during the surge phenomenon, there is a problem that the reverse flow of the refrigerant repeatedly occurs, and the damage of the compressor frequently occurs.

그러므로, 칠러 시스템에서 발생되는 서지 현상에 따른 압축기의 손상을 방지할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.Therefore, it is required to find a way to prevent the damage of the compressor due to the surge phenomenon occurring in the chiller system.

따라서, 본 발명의 목적은 칠러 시스템에서 발생되는 서지 현상에 따른 압축기의 손상을 방지할 수 있는 칠러 시스템 및 칠러 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a chiller system and a control method of a chiller system that can prevent damage to a compressor due to a surge phenomenon occurring in a chiller system.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템은, 냉매를 압축할 수 있게 회전 운전하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창장치; 상기 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기와 연결되며, 냉수를 순환하기 위한 수요처; 및 상기 압축기, 상기 응축기, 상기 팽창장치 및 상기 증발기를 제어하기 위한 제어유닛;을 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 압축기의 서지 제어를 위해, 상기 압축기를 저압으로 회전시키는 제1 회전 속도로 운전하는 제1 운전 모드 및 상기 제1 회전 속도보다 높은 제2 회전 속도로 운전하는 제2 운전 모드를 서로 교번적으로 운전시키는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템을 제공한다.To achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a chiller system including: a compressor for performing a rotation operation so as to compress a refrigerant; A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; An expansion device for expanding the condensed refrigerant; An evaporator for evaporating the expanded refrigerant; A customer who is connected to the evaporator and circulates the cold water; And a control unit for controlling the compressor, the condenser, the expansion device, and the evaporator, wherein the control unit controls the compressor to operate at a first rotation speed for rotating the compressor to low pressure for surge control of the compressor And a second operation mode that is operated at a second rotation speed higher than the first rotation speed are alternately operated.

상기 제어유닛은, 상기 압축기의 서지 감지시, 상기 압축기를 제1 운전 모드로 운전시킬 수 있다.The control unit may operate the compressor to the first operation mode upon surge detection of the compressor.

상기 압축기는 상기 회전 운동을 가이드하는 자기 베어링을 구비할 수 있다.The compressor may include a magnetic bearing for guiding the rotational motion.

상기 제어유닛은, 상기 압축기의 제1 운전 모드시, 상기 자기 베어링의 강성을 조절할 수 있다.The control unit may adjust the stiffness of the magnetic bearing in a first mode of operation of the compressor.

상기 제어유닛은, 상기 증발기의 냉수 출구 온도가 기 설정된 냉수 출구 온도보다 높을 때, 상기 압축기를 상기 제2 운전 모드로 운전시킬 수 있다.The control unit may operate the compressor in the second operation mode when the cold water outlet temperature of the evaporator is higher than a predetermined cold water outlet temperature.

상기 제1 회전 속도는 상기 압축기의 정격 회전 속도의 50％ 내지 70％ 미만일 수 있다.The first rotational speed may be less than 50% to less than 70% of the rated rotational speed of the compressor.

상기 제2 회전 속도는 상기 압축기의 정격 회전 속도의 70％ 이상일 수 있다.The second rotational speed may be 70% or more of the rated rotational speed of the compressor.

상기 칠러 시스템은, 상기 압축기와 상기 응축기 사이에 구비되며, 상기 응축기로부터 상기 압축기로의 냉매 역류를 방지하기 위한 체크 밸브;를 포함할 수 있다.The chiller system may include a check valve provided between the compressor and the condenser to prevent the refrigerant from flowing backward from the condenser to the compressor.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매의 압축하는 압축기, 상기 냉매를 응축하는 응축기, 상기 냉매를 팽창하는 증발기 및 상기 냉매를 증발하는 증발기를 포함하여 냉수를 수요처로 공급하는 칠러 시스템의 제어 방법은, 상기 압축기를 운전시키는 단계; 및 상기 압축기의 서지 제어를 위해, 제어 유닛을 통해 상기 압축기를 저압으로 회전시키는 제1 회전 속도로 운전하는 제1 운전 모드 및 상기 제1 회전 속도보다 높은 제2 회전 속도로 운전하는 제2 운전 모드를 서로 교번적으로 운전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템의 제어 방법을 제공한다.A control method of a chiller system for supplying cold water to a customer, including a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant, an evaporator for expanding the refrigerant, and an evaporator for evaporating the refrigerant according to an embodiment of the present invention Operating the compressor; And a second operation mode for operating the compressor at a first rotation speed for rotating the compressor through the control unit through a control unit for surge control of the compressor, and a second operation mode for operating at a second rotation speed higher than the first rotation speed The method of controlling a chiller system according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

상기 제어유닛은, 상기 압축기의 제1 운전 모드시, 상기 압축기에 구비되는 자기 베어링의 강성을 조절할 수 있다.The control unit may adjust the rigidity of a magnetic bearing provided in the compressor in a first operation mode of the compressor.

이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 칠러 시스템에서 발생되는 서지 현상에 따른 압축기의 손상을 방지할 수 있는 칠러 시스템 및 칠러 시스템의 제어 방법을 제공할 수 있다.According to various embodiments as described above, it is possible to provide a method of controlling a chiller system and a chiller system that can prevent damage to a compressor due to a surge phenomenon occurring in a chiller system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 칠러 시스템의 압축기의 운전 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 압축기의 회전 속도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 압축기의 진동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 압축기의 토출 유량을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 압축기의 서지 제어에 따른 평균 토출 유량을 설명하기 위한 도면이다.1 is a configuration diagram of a chiller system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining an operation region of the compressor of the chiller system of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a view for explaining the rotation speed of the compressor of FIG. 2. FIG.
Fig. 4 is a view for explaining the vibration control of the compressor of Fig. 3; Fig.
FIG. 5 is a view for explaining the discharge flow rate of the compressor of FIG. 2. FIG.
6 is a view for explaining an average discharge flow rate according to surge control of the compressor of FIG.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.The present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the embodiments described herein are illustrated by way of example for purposes of clarity of understanding and that the present invention may be embodied with various modifications and alterations. Also, for ease of understanding of the invention, the appended drawings are not drawn to scale, but the dimensions of some of the components may be exaggerated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a chiller system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 칠러 시스템(1)는, 압축기(10), 응축기(20), 팽창장치(30), 증발기(40), 수요처(50), 냉수 펌프(60), 냉수 배관(70), 체크밸브(80) 및 제어유닛(100)을 포함한다.1, the chiller system 1 includes a compressor 10, a condenser 20, an expansion device 30, an evaporator 40, a customer 50, a cold water pump 60, a cold water pipe 70, , A check valve (80) and a control unit (100).

상기 압축기(10)는 냉매를 압축하기 위해 회전 운동하는 구성요소이다. 상기 압축기(10)는 원심 압축기로 구비될 수 있다. 상기 원심 압축기는 임펠러 또는 블레이드 등 회전체를 통해 냉매의 운동 에너지를 정압 에너지로 변환함으로써 냉매를 압축하여 토출하는 방식의 압축기를 말한다. 상기 원심 압축기는 상기 칠러 시스템(1)에서 주로 이용된다. 한편, 이러한 상기 압축기(10)에는 상기 회전 운동시 상대 운동을 가이드하기 위한 자기 베어링이 구비된다. The compressor (10) is a component that rotates to compress refrigerant. The compressor (10) may be equipped with a centrifugal compressor. The centrifugal compressor refers to a compressor that compresses and discharges refrigerant by converting the kinetic energy of the refrigerant into a static energy through a rotating body such as an impeller or a blade. The centrifugal compressor is mainly used in the chiller system 1. Meanwhile, the compressor (10) is provided with a magnetic bearing for guiding a relative motion in the rotational motion.

상기 응축기(20)는 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 구성요소이다. 이러한 상기 응축기(20)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.The condenser 20 is a component for condensing the refrigerant compressed in the compressor 10. Since the condenser 20 is well known, a detailed description will be omitted.

상기 팽창장치(30)는 상기 응축기(20)를 거쳐 온 냉매를 팽창시키기 위한 구성요소이다. 이러한 상기 팽창장치(30)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.The expansion device (30) is a component for expanding the refrigerant that has passed through the condenser (20). Since the expansion device 30 is well known, a detailed description will be omitted.

상기 증발기(40)는 상기 팽창장치(30)를 거쳐 온 냉매를 증발시키기 위한 구성요소이다. 아울러, 상기 증발기(40)는 후술하는 상기 수요처(50)와 연결되어 상기 수요처(50)로 냉수를 순환시킨다.The evaporator (40) is a component for evaporating the refrigerant that has passed through the expansion device (30). In addition, the evaporator 40 is connected to the demander 50 to circulate cold water to the demander 50.

상기 수요처(50)는 냉수를 이용하는 공기 조화기로 이해될 수 있는 구성요소이다. 상기 수요처(50)는 상기 증발기(40)와 연결되어 냉수를 열교환한다. 상기 수요처(50)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.The customer 50 is a component that can be understood as an air conditioner using cold water. The customer 50 is connected to the evaporator 40 to exchange heat with the cold water. The consumer 50 is well known, and a detailed description will be omitted.

상기 냉수 펌프(60)는 후술하는 상기 냉수 배관(70)에 구비되며, 상기 냉수의 유동력을 발생시키기 위한 구성요소이다. 이러한 상기 냉수 펌프(60)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.The cold water pump 60 is provided in the cold water pipe 70 to be described later, and is a component for generating the hydraulic power of the cold water. Since the cold water pump 60 is well known, detailed description thereof will be omitted.

상기 냉수 배관(70)은 상기 증발기(40)와 상기 수요처(50)를 연결하는 구성요소이다. 이에 따라, 상기 냉수 펌프(60)가 작동하면, 냉수는 상기 냉수 배관(70)을 경유하여 상기 증발기(40)로부터 상기 수요처(50)로, 또는, 상기 수요처(50)로부터 상기 증발기(40)로 유동할 수 있다.The cold water pipe 70 is a component for connecting the evaporator 40 and the customer 50. Accordingly, when the cold water pump 60 operates, the cold water flows from the evaporator 40 to the demander 50 via the cold water pipe 70 or from the demander 50 to the evaporator 40, . &Lt; / RTI >

상기 체크 밸브(80)는 상기 응축기(20)로부터 상기 압축기(10)를 향한 냉매의 역류를 방지하기 위한 구성요소이다. 이를 위해, 상기 체크 밸브(80)는 상기 압축기(10) 및 상기 응축기(20) 사이에 구비되어 상기 응축기(20)로부터 상기 압축기(10)로의 냉매 역류를 방지한다.The check valve 80 is a component for preventing the refrigerant from flowing back toward the compressor 10 from the condenser 20. To this end, the check valve 80 is provided between the compressor 10 and the condenser 20 to prevent the refrigerant from flowing back to the compressor 10 from the condenser 20.

상기 제어유닛(100)은 상기 압축기(10), 상기 응축기(20), 상기 팽창장치(30), 상기 증발기(40) 및 상기 냉수 펌프(60) 등을 전반적으로 제어하기 위한 구성요소이다.The control unit 100 is a component for controlling the compressor 10, the condenser 20, the expansion device 30, the evaporator 40 and the cold water pump 60 in general.

구체적으로, 상기 제어유닛(100)은, 상기 압축기(10)의 서지 제어를 위해, 상기 압축기(10)를 저압으로 회전시키는 제1 회전 속도로 운전하는 제1 운전 모드 및 상기 제1 회전 속도보다 높은 제2 회전 속도로 운전하는 제2 운전 모드를 서로 교번적으로 운전시킬 수 있다.Specifically, the control unit 100 controls the compressor 10 in a first operation mode in which the compressor 10 is operated at a first rotation speed for rotating the compressor 10 at a low pressure, And the second operation mode that operates at a second high rotation speed can be alternately operated.

여기서, 상기 제어유닛(100)은, 상기 압축기(10)의 서지 감지시, 상기 압축기(10)를 제1 운전 모드로 운전시킬 수 있다. 상기 제1 운전 모드는 소정 속도의 제1 회전 속도로 상기 압축기(10)를 운전시키는 운전 모드이다. 이때, 상기 제1 회전 속도는 상기 압축기의 정격 회전 속도의 50％ 내지 70％ 미만일 수 있다.Here, the control unit 100 may operate the compressor 10 in the first operation mode when the compressor 10 senses a surge. The first operation mode is an operation mode in which the compressor (10) is operated at a first rotation speed of a predetermined speed. At this time, the first rotation speed may be less than 50% to 70% of the rated rotation speed of the compressor.

또한, 상기 제어유닛(100)은 상기 압축기(10)의 상기 제1 운전 모드시, 상기 자기 베어링의 강성을 조절할 수 있다. 상기 자기 베어링의 강성 조절은 설계에 따라 강성을 높이거나 또는 강성을 낮추는 방식으로 조절될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 강성을 높이는 방식으로 조절하는 것으로 한정하여 설명한다.In addition, the control unit 100 may adjust the stiffness of the magnetic bearing in the first mode of operation of the compressor (10). The stiffness control of the magnetic bearing can be adjusted in such a way that the stiffness is increased or the stiffness is lowered according to the design. Hereinafter, the present embodiment is limited to the adjustment in such a manner as to increase the stiffness.

그리고, 상기 제어유닛(100)은, 상기 증발기(40)의 냉수 출구 온도가 기 설정된 냉수 출구 온도보다 높을 때, 상기 압축기(10)를 상기 제2 운전 모드로 운전시킬 수 있다. 상기 제2 운전 모드는 상기 제1 회전 속도보다 소정 속도의 제2 회전 속도로 상기 압축기(10)를 운전시키는 운전 모드이다. 이때, 상기 제2 회전 속도는 상기 압축기(10)의 정격 회전 속도의 70％ 이상일 수 있다.The control unit 100 may operate the compressor 10 in the second operation mode when the cold water outlet temperature of the evaporator 40 is higher than a predetermined cold water outlet temperature. The second operation mode is an operation mode in which the compressor (10) is operated at a second rotation speed that is a predetermined speed higher than the first rotation speed. At this time, the second rotation speed may be 70% or more of the rated rotation speed of the compressor (10).

이처럼, 상기 제어유닛(100)은, 상기 압축기(10)의 서지 회피를 위해, 상기 압축기(10)의 운전시, 서로 다른 두 개의 회전 속도에 따른 운전을 교번적으로 수행할 수 있게 상기 압축기(10)의 운전을 제어할 수 있다.In this way, the control unit 100 controls the compressor 10 so as to alternately perform the operation according to two different rotational speeds during operation of the compressor 10, in order to avoid the surge of the compressor 10 10 can be controlled.

이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 칠러 시스템(1)의 상기 압축기(10)의 동작에 대해 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the compressor 10 of the chiller system 1 according to the present embodiment will be described in more detail.

도 2는 도 1의 칠러 시스템의 압축기의 운전 영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 압축기의 회전 속도를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 3의 압축기의 진동 제어를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 2의 압축기의 토출 유량을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 3의 압축기의 서지 제어에 따른 평균 토출 유량을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining the operation range of the compressor of the chiller system of FIG. 1, FIG. 3 is a view for explaining the rotation speed of the compressor of FIG. 2, FIG. 5 is a view for explaining a discharge flow rate of the compressor of FIG. 2, and FIG. 6 is a view for explaining an average discharge flow rate of the compressor of FIG. 3 according to surge control.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 상기 압축기(10, 도 1 참조)의 경우, 헤드를 일정하게 유지한 상태에서는, 유량이 적은 영역에서 운전하기 어려운 상태가 된다. 도 2에서 직선으로 표기된 참조부호 S는 서지 라인을 의미하며, 서지 라인(S) 좌측은 서지 현상이 발생하는 영역을 의미한다. 따라서, 참조부호 A 지점에서 유량이 적은 영역으로 운전할 경우, 서지 현상이 발생하게 되고, 종래의 경우, 시스템 안전을 위해 압축기의 운전을 정지하였다.Referring to FIGS. 2 to 6, in the case of the compressor 10 (see FIG. 1), it is difficult to operate in a region where the flow rate is small in a state where the head is kept constant. In FIG. 2, a straight line S denotes a surge line, and a left side of the surge line S denotes a surge phenomenon. Therefore, when the operation is performed from the point A to the area having a small flow rate, a surge phenomenon occurs. In the conventional case, the operation of the compressor is stopped for system safety.

그러나, 본 실시예에서는 이러한 경우, 참조부호 B 지점에서도 하기와 같은 제어를 통해 시스템에 무리가 가지 않으면서 상기 압축기(10)를 운전할 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 서지 제어를 위해, 제어유닛(100, 도 1 참조)은 상기 제1 운전 모드 및 상기 제2 운전 모드를 서로 교번적으로 운전시키게 된다.However, in this embodiment, in this case, the compressor 10 can be operated at a point B even if the system is not affected by the following control. In this embodiment, for such surge control, the control unit 100 (see FIG. 1) alternately operates the first operation mode and the second operation mode.

구체적으로 살펴 보면, 본 실시예에 따른 상기 칠러 시스템(1, 도 1 참조)는 상기 A 지점에 돌입할 경우, 전류나 진동 등의 감지를 통해 서지를 감지하게 된다. 서지를 감지할 경우, 제어유닛(100)은 제1 운전 모드로 압축기(10)를 운전시킨다. 제1 운전 모드는 저속 운전 영역으로서, 도 2에서 참조부호 C 지점을 의미한다.Specifically, when the chiller system 1 (see FIG. 1) according to the present embodiment enters the point A, it senses a surge through detection of current or vibration. When the surge is detected, the control unit 100 operates the compressor 10 in the first operation mode. The first operation mode is a low-speed operation region, which means point C in Fig.

이때, 상기 체크 밸브(80)는 상기 콘덴서(20)로부터 역류하는 냉매를 상기 압축기(10)로 들어가지 않도록 상기 냉매를 임시 저장하게 된다. 이에 따라, 상기 저속 운전 영역에서 냉매의 역류를 방지할 수 있다.At this time, the check valve (80) temporarily stores the refrigerant so that the refrigerant flowing backward from the condenser (20) does not enter the compressor (10). Thus, it is possible to prevent the backflow of the refrigerant in the low-speed operation region.

아울러, 제어유닛(100)은 이러한 상기 제1 운전 모드 운전시, 상기 자기 베어링의 강성을 높이도록 조절한다. 이러한 강성 조절을 통해, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 압축기에서의 회전 속도에 따른 진동(PC)에 비해 현저히 낮은 진동(AC)을 가지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 진동이 감지되는 순간 서지 현상을 즉각적으로 완화시킬 수 있다.In addition, the control unit 100 adjusts the rigidity of the magnetic bearing to be higher during the first operation mode operation. As shown in FIG. 3, by controlling the stiffness, it is possible to control the vibration (AC) to be significantly lower than the vibration (PC) according to the rotation speed in the conventional compressor. Accordingly, in the present embodiment, it is possible to instantaneously alleviate the surge phenomenon immediately when the vibration is sensed.

제어유닛(100)은 상기 제1 운전 모드 운전에 따라, 유량과 압력을 최대한 낮추어 운전하게 된다. 이때, 상기 압축기(10) 내부에서는 매우 미약한 서지가 발생할 수도 있는데, 이는 시스템의 건전성을 저하시키기 않는다. 압력이 매우 낮은 상태로 상기 압축기(10)가 회전하기 때문에 실질적으로 상기 압축기(10)의 토출부로 나가는 유량은 도 5에 도시된 바와 같이 실질적으로 0이 된다.The control unit 100 operates in such a manner that the flow rate and the pressure are reduced as much as possible in accordance with the first operation mode operation. At this time, a very weak surge may occur in the compressor 10, which does not deteriorate the soundness of the system. Since the compressor 10 rotates with a very low pressure, the flow rate to the discharge portion of the compressor 10 substantially becomes zero as shown in FIG.

저속 운전 영역(C)에서 지속적으로 운전하게 되면, 외부 부하에 의해 상기 증발기(40)의 냉수 출구 온도가 기 설정된 냉수 출구 온도보다 상승하게 된다. 제어유닛(100)은 냉수 출구 온도가 기 설정된 냉수 출구 온도보다 높으면, 제2 운전 모드로 상기 압축기(10)를 운전시킨다. 이에 따라, 상기 압축기(10)의 회전 속도는 도 3의 A 지점의 속도까지 상승하게 된다.When continuously operating in the low-speed operation region (C), the cold water outlet temperature of the evaporator (40) becomes higher than the predetermined cold water outlet temperature by the external load. The control unit 100 operates the compressor 10 in the second operation mode when the cold water outlet temperature is higher than the predetermined cold water outlet temperature. Accordingly, the rotational speed of the compressor 10 is increased to the speed of the point A in FIG.

한편, 앞서 상기 체크 밸브(80)에 임시 저장된 냉매는 이러한 상기 압축기(10)의 회전 속도 상승에 따른 상기 압축기(10)의 토출 압력 상승으로 인해 다시 응축기(20)로 유입된다.On the other hand, the refrigerant temporarily stored in the check valve 80 flows into the condenser 20 again due to an increase in the discharge pressure of the compressor 10 as the rotational speed of the compressor 10 rises.

상기 응축기(20)로의 냉매 유입 후 일정 시간이 지나면 다시 서지가 감지되고, 상기 제어유닛(100)은 압축기(10)를 다시 제1 운전 모드로 운전시킨다. 그리고, 상기 제어유닛(100)은 이후, 상기 증발기(40)의 상기 냉수 출구 온도가 상기 기 설정된 냉수 출구 온도보다 높아지면, 압축기(10)를 다시 제2 운전 모드로 운전시킨다.The surge is sensed again after a certain period of time after the refrigerant flows into the condenser 20 and the control unit 100 operates the compressor 10 again in the first operation mode. Then, when the cold water outlet temperature of the evaporator 40 becomes higher than the predetermined cold water outlet temperature, the control unit 100 operates the compressor 10 again to the second operation mode.

상기 제어유닛(100)은 기 설정된 평균적인 유량(B) 확보시까지 이러한 상기 압축기(10)의 교번적인 운전을 계속하도록 제어한다. 이러한 운전을 반복하게 되면, 상기 칠러 시스템(1)은 회전 속도 측면에서 도 3에 도시된 바와 같이 회전 속도를 교번 운전하고, 유량 측면에서 도 5에 도시된 바와 같이 교번적인 유량 변동을 이루게 된다.The control unit 100 controls to continue the alternate operation of the compressor 10 until the predetermined average flow rate B is secured. When this operation is repeated, the chiller system 1 alternately operates the rotational speed as shown in FIG. 3 in terms of the rotational speed, and alternately changes the flow rate in terms of the flow rate as shown in FIG.

그리하여, 본 실시예에 따라 상기 칠러 시스템(1)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전체 압축기(10)가 내보내는 평균적인 유량(B)을 얻게 된다. 상기 평균적인 유량(B)은 도 5에 도시된 A 지점에서의 유량과 C 지점에서의 유량의 사이에 존재한다.Thus, according to the present embodiment, the chiller system 1 obtains the average flow rate B of the entire compressor 10 as shown in FIG. The average flow rate B exists between the flow rate at point A and the flow rate at point C shown in Fig.

결국, 본 실시예에 따른 상기 칠러 시스템(1)에서는 상기 헤드를 거의 일정하게 유지하면서도 평균적인 유량 흐름(B)이 도 3의 A 지점에서의 유량보다 작은 영역에서 상기 압축기(10)를 운전할 수 있다.As a result, in the chiller system 1 according to the present embodiment, the compressor 10 can be operated in a region where the average flow rate B is smaller than the flow rate at the point A in FIG. 3, have.

따라서, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같은 상기 서지가 발생하는 서지 라인(S) 좌측의 B 지점에서도 상기 압축기(10)의 저부하 운전을 이룰 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the compressor 10 can be operated at a low load at the point B on the left side of the surge line S where the surge occurs as shown in Fig.

결국, 본 실시예에 따른 상기 칠러 시스템(1)은 서지 영역에서도 상기 압축기(10)를 정지시키지 않고 운전할 수 있어, 상기 칠러 시스템(1)의 효율을 현저히 높일 수 있다.As a result, the chiller system 1 according to the present embodiment can operate in the surge region without stopping the compressor 10, and the efficiency of the chiller system 1 can be remarkably increased.

또한, 본 실시예에 따른 상기 칠러 시스템(1)은 상기 서지 영역에서의 상기 압축기(10) 운전시에도 앞서 살펴 본 회전 속도에 따른 교번적인 운전으로 인해 서지 영역에서 문제될 수 있는 상기 압축기(10)에서 발생할 수 있는 손상도 방지할 수 있다.In addition, the chiller system 1 according to the present embodiment can operate in the surge region even when the compressor 10 is operated, because the compressor 10, which may be a problem in the surge region due to the alternate operation according to the rotation speed, ) Can be prevented.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

1: 칠러 시스템 10: 압축기
20: 응축기 30: 팽창장치
40: 증발기 50: 수요처
60: 냉수 펌프 70: 냉수 배관
80: 체크 밸브 100: 제어유닛1: Chiller system 10: Compressor
20: condenser 30: expansion device
40: evaporator 50: consumer
60: cold water pump 70: cold water piping
80: Check valve 100: Control unit

Claims

A compressor for compressing the refrigerant by rotational motion;
A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor;
An expansion device for expanding the condensed refrigerant;
An evaporator for evaporating the expanded refrigerant;
A customer who is connected to the evaporator and circulates the cold water;
And a control unit for controlling the compressor, the condenser, the expansion device, and the evaporator,
Wherein the compressor includes a magnetic bearing for guiding rotational motion of the compressor,
The control unit includes:
A first operation mode in which the compressor is operated at a first rotation speed for rotating the compressor at a low speed and a second operation mode in which the compressor is operated at a second rotation speed that is greater than the first rotation speed are alternately And controls the stiffness of the magnetic bearing to be increased at the time of operation in the first operation mode.

The method according to claim 1,
The control unit includes:
Wherein the compressor is operated in a first operation mode when a surge of the compressor is detected.

delete

The method of claim 3,
The control unit includes:
Wherein the compressor is operated in the second operation mode when the cold water outlet temperature of the evaporator is higher than a predetermined cold water outlet temperature.

The method according to claim 1,
Wherein the first rotational speed is less than 50% to less than 70% of the rated rotational speed of the compressor.

The method according to claim 1,
Wherein the second rotational speed is at least 70% of the rated rotational speed of the compressor.

The method according to claim 1,
And a check valve provided between the compressor and the condenser for preventing refrigerant from flowing back from the condenser to the compressor,
The check valve
Wherein the refrigerant temporarily flows back to the compressor from the condenser during operation in the first operation mode and flows the temporarily stored refrigerant into the condenser again during the second operation mode operation.

A control method of a chiller system for supplying cold water to a customer, comprising a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant, an evaporator for expanding the refrigerant, and an evaporator for evaporating the refrigerant,
Operating the compressor; And
A first operation mode for operating the compressor at a first rotation speed for rotating the compressor through the control unit through a control unit and a second operation mode for operating at a second rotation speed higher than the first rotation speed, And alternately operating each of the plurality of microcomputers,
Wherein the control unit increases the rigidity of a magnetic bearing provided in the compressor when the compressor is operated in a first operation mode of the compressor.

10. The method of claim 9,
The control unit includes:
Wherein the compressor is operated in a first operation mode when a surge of the compressor is sensed.

delete

11. The method of claim 10,
The control unit includes:
Wherein the compressor is operated in the second operation mode when the cold water outlet temperature of the evaporator is higher than a predetermined cold water outlet temperature.

10. The method of claim 9,
Wherein the first rotational speed is less than 50% to less than 70% of the rated rotational speed of the compressor.

10. The method of claim 9,
Wherein the second rotation speed is 70% or more of the rated rotation speed of the compressor.

10. The method of claim 9,
And a check valve provided between the compressor and the condenser for preventing refrigerant from flowing back from the condenser to the compressor,
The check valve
Wherein the refrigerant temporarily flows back to the compressor from the condenser during operation in the first operation mode and flows the temporarily stored refrigerant into the condenser again during the second operation mode operation.